LA REPRESENTATION VISUELLE DU MONDE

Fiche professeur
THEME du programme 1 S : Observer.
Couleurs et images
Sous-thème : Couleur, vision et image
L'œil, sa modélisation, ses défauts et ses corrections.
Type d’activité :
Activité expérimentale
Cette ressource pourra être utilisée dans son intégralité ou non selon la série dans laquelle sera dispensé
l'enseignement.
La partie traitant des corrections de l'œil pourra être abordée en classe de 1S sous forme de prolongement
et d'approfondissement.
NOTIONS ET CONTENUS 1S
L'œil; modèle de l'œil réduit
COMPETENCES ATTENDUES
Décrire le modèle de l'œil réduit et le mettre en
correspondance avec l'œil réel.
Modéliser l'accommodation du cristallin
Compétences transversales :
-
rechercher, extraire, organiser des informations utiles
formuler des hypothèses
raisonner, argumenter, démontrer
travailler en équipe
Mots clés de recherche : œil, vision, corrections.
Provenance : Académie de Strasbourg
Adresse du site académique : http://www.ac-strasbourg.fr/disciplines/physchim
Groupe recherche formation-Strasbourg
Objectifs : - Etudier la vision d’un œil normal. Connaitre sa modélisation
- Connaître le rôle du cristallin.
- Etudier les conditions de la vision d’un objet.
- Connaître les principaux défauts de l’œil et leurs corrections.
- Connaître la définition du PP et du PR et les positions pour un œil normal.
Matériel élève : Banc optique, jeu de lentilles convergentes et divergentes dont la vergence est repérée par des
codes de couleurs.
I.
L'œil réel et l'œil réduit.
Dans l'œil représenté ci-contre, on peut distinguer trois éléments
rencontrés dans divers instruments d'optique.
 Un ensemble optique assurant la formation des images.
Les rayons lumineux reçus par l'œil traversent plusieurs milieux
transparents comme la cornée, l'humeur aqueuse, le cristallin qui
se déforme sous l'action des muscles ciliaires et l'humeur vitrée
 Un diaphragme réglant la quantité de lumière.
C'est la pupille, ouverture circulaire entourée par l'iris. Son
diamètre varie par réflexe de quelques millimètres.
 Un récepteur.
C'est la rétine, les informations qu'elle reçoit sont transmises au
cerveau par le nerf optique
L'œil réduit peut être modélisé par:
- Une lentille convergente de distance focale variable qui
représente ………………….
- Un écran qui représente ………………….. sur lequel doit se
former une image nette.
- Un diaphragme qui représente ……
La distance lentille-écran est fixe.
II.
L'œil normal ou œil emmétrope.
1. Image d'un objet situé à l'infini.
Expérience 1
- On simule un objet à l’infini en utilisant une lentille L1 (+3 δ) qu’on place à une distance f1’ = 33 cm de
l’objet. On peut également utiliser une vergence de +2 δ.
La méthode d'auto collimation n'est pas à connaître. Elle est vue à titre indicatif et peut avoir été
rencontrée lors du chapitre précédent sur les lentilles.
- Pour l’œil, on choisit une lentille convergente L2 de distance focale f2’ = 12,5 cm (+8 δ).
- Qu’observe-t-on ?
L2 (+8 δ)
écran
L1 (+3δ)
Objet A
F’
F1
f2 ’ = 12,5 cm
f1’= 33 cm
Simulation d’un objet à l’infini
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2. Observation d'un objet rapproché : accommodation.
Expérience 2
- Enlever la lentille L1 et rapprocher l'objet de l'œil réduit, la distance lentille-écran restant fixe (12,5 cm).
Qu'observe-t-on ?
- Rechercher la position pour laquelle l’image formée est nette en déplaçant légèrement l’écran.
Où se trouve l’image formée par rapport à la position initiale de l’écran ?
- L'œil étant à 50 cm de l'objet, remplacer la lentille L2 de vergence +8 δ par une lentille L3 portant la
pastille de couleur…………..de distance focale f3'= 10 cm (C3= + 10 δ)
La distance lentille-écran restant fixe (12,5 cm).
Qu’observe-t-on ?
Que peut-on dire de la vergence de la lentille L3 par rapport à la lentille L2 (+8 δ) ? Pourquoi?
L'élève vient voir l'enseignant et lui communique son interprétation. Si elle est validée, l'élève prend
connaissance de la vergence de la lentille. Dans le cas contraire, l'enseignant fournit une aide à l'élève.
Application à l'œil
Quand l'objet se rapproche de l'œil, celui-ci doit accommoder : les muscles du corps ciliaire
modifient la vergence du cristallin afin qu'une image nette se forme sur la rétine.
Le cristallin devient donc plus ………………..: la distance focale diminue et le foyer principal image
de la lentille F’ n'est plus sur la rétine (la distance cristallin-rétine reste constante).
Objet proche avant accommodation :
Objet proche après accommodation :
F’
F’
Image nette
Image floue
16 mm
16mm
3. Punctum remotum (PR) et Punctum proximum (PP).
Au fur et à mesure que l'objet observé se rapproche de l'œil, la convergence du cristallin s'accentue, les
muscles accommodateurs travaillent de plus en plus.
A partir d'une certaine distance, ils ne peuvent plus se contracter davantage : la distance focale minimale
est atteinte, l'œil cesse d'accommoder : si on rapproche encore l'objet, l'image ne peut plus être nette.
Le point le plus proche observable est appelé punctum proximum (PP) : il est situé à 25 cm environ
pour un œil normal. L'œil accommode alors au maximum.
Le point le plus éloigné visible au repos par l'œil est le punctum remotum (PR) il est situé à l’infini
pour un œil normal. L'œil est alors au repos.
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III.
Les défauts de l'œil.
1. La myopie.
Expérience 3
- Reprendre l'œil réduit de l’expérience 1 en remplaçant la lentille L2 de vergence +8 δ par la lentille L3.
- Placer l’objet à l’infini (voir méthode employée dans l’expérience 1).
- Qu’observe-t-on ?
- Où se trouve l’image nette ?
L’œil myope au repos a une vision floue d’un objet éloigné car le cristallin est trop …………….
(on peut dire que l’œil est trop profond car F’ n’est pas sur la rétine).
Expérience 4.
- Selon vous, quel type de lentille faut-il accoler à L3 pour avoir à nouveau une image nette ?
- Faire l’expérience. Quelle est la vergence de la lentille correctrice ?
L'élève vient voir l'enseignant et lui communique son interprétation. Si elle est validée, l'élève prend
connaissance de la vergence de la lentille. Dans le cas contraire, l'enseignant fournit une aide à l'élève.
Pour corriger la myopie, on utilise des lentilles ………………………..
2. L’hypermétropie.
Expérience 5.
- Reprendre l'œil réduit de l’expérience n°3 en remplaçant la lentille L3 par la lentille L4 de vergence +3 δ.
- Placer l’objet à l’infini (voir méthode employée dans l’expérience 1).
- Qu’observe-t-on ?
- Où est l’image nette?
L’œil hypermétrope au repos a une vision floue d’un objet éloigné car le cristallin n’est pas
assez…………
(on peut dire que l’œil est trop court car F’est derrière la rétine).
En accommodant, une personne souffrant d'hypermétropie peut améliorer sa vision de loin car il rend son
cristallin plus convergent. Mais cela fatigue l’œil et provoque des maux de tête. La vision de près n’est
possible que par intermittence.
Expérience 6.
- Selon vous, quel type de lentille faut-il accoler à L4 pour avoir une image nette ?
- Faire l’expérience. Quelle est la vergence de la lentille correctrice ?
Pour corriger l’hypermétropie, on utilise des lentilles ………………………..
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